啮合同向双螺杆挤出过程停留时间分布实验研究

通过对啮合同向双螺杆挤出过程常规螺纹元件螺杆组合及引入轴向循环段的螺杆组合停留时间的实验研究，分析了轴向循环段的引入对啮合同向双螺杆挤出过程停留时间及其分布的影响。     

啮合异向双螺杆挤出过程停留时间分布实验研究

通过对啮合异向双螺杆挤出过程常规螺纹元件螺杆组合及引入轴向循环段的螺杆组合停留时间的实验研究，分析了轴向循环段的引入对啮合异向双螺杆挤出过程停留时间及其分布的影响。     

啮合异向双螺杆挤出过程轴向循环流道三维流场分析——轴向循环流场分析(Ⅲ)

介绍了作者在啮合异向双螺杆某一轴向位置设置一非啮合段 (且该段其中一根螺杆是反向输送元件 ) ,从而将轴向循环流动的概念引入到啮合异向双螺杆挤出过程中 ,并利用ANSYS有限元分析软件对啮合异向双螺杆挤出过程轴向循环流道中的非牛顿流体等温流动进行的三维模拟分析 ;在得出速度场和压力场的基础上 ,对剪切速率、剪切应力及剪切粘度进行了模拟 ,并将各模拟结果与未引入轴向循环段的啮合异向双螺杆挤出过程常规螺纹元件流道的模拟结果进行了比较。     

啮合异向双螺杆挤出过程轴向循环流道三维流场分析——轴向循环流场分析（Ⅱ）

介绍了作者在啮啮合异向双螺杆某一轴向位置设置一非啮合段（且该其中一根螺杆是反向输送元件），从而将轴向循环流动的概念引入到啮合异向双螺杆挤出过程中，并利用ANSYS有限元分析软件对啮合异向双螺杆挤出过程轴向循环流道中的非牛顿流体等流动进行的三维模拟分析；在得出速度场和压力场的基础上，对剪切速率，剪切应力及剪切粘度进行了模拟，并将各模拟结果与未引入轴向循环段的啮合异向双螺杆挤出过程常规螺纹元件流道的模拟结果进行了比较。     

啮合同向双螺杆挤出过程轴向循环流道三维流场分析—轴向循环流场分析（Ⅱ）

介绍了作者在啮合同向双螺杆某一轴向位置设置一非啮合段（且该段其中一根螺杆是反向螺纹元件）,从而将轴向循环流动的概念引入到啮合同向双螺杆挤出过程中,并利用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出过程轴向循环流道中的非牛顿流体等温流动进行了三维模拟分析。在得出速度场和压力场的基础上,还对剪切速率、剪切应力及剪切粘度进行了模拟,并将各模拟结果与未引入轴向循环流的啮合同双螺杆挤出过程常规螺纹元件流道的模拟结果进行了比较。     

非啮合双螺杆挤出过程轴向循环流道三维流场分析——轴向循环流场分析（Ⅰ）

引入了轴向循环流动的概念,且利用ANSYS有限元分析软件对非啮合双螺杆挤出机轴向循环流道中的非牛顿流体等温流动进行了三维模拟分析。在得出速度场和压力场的基础上,分析了螺杆转速及轴向循环长度对输送特性及混合能力的影响,同时还对剪切粘度、剪切速率及剪切应力进行了模拟。     

啮合同向双螺杆挤出过程中停留时间的模拟研究

修正了啮合同向双螺杆挤出机中的聚苯乙烯停留时间分布的一维模拟模型。对于输送单元通过C形腔内流体的本构方程推导速度分布，进而得到停留时间分布；引入Carreau—Yasuda模型来描述熔体黏度。在捏合块单元引入轴向分散模型描述该单元的停留时间分布。通过局部停留时间分布模型的修正改进了对双螺杆挤出机全局停留时间分布的预测。模拟研究了螺杆转速及喂料速率对停留时间分布的影响。模拟结果的峰形、最小停留时间、平均停留时间与实验测量相符合。     

双螺杆挤出共混物分散相粒子的分散和分布——捏合段数量的影响

采用啮合同向双螺杆挤出机不同的螺杆组合形式，研究了熔融塑化区中捏合段数量对双螺杆挤出聚合物共混物表层和内层分散相粒子粒径及其分布的影响。结果表明，增大塑化区中螺杆前段的剪切作用和物料停留时间可明显减小分散相粒子的尺寸；在塑化区域增加剪切捏合段段数对表层分散相粒子尺寸没有明显作用，但可有效减小内层分散相粒子尺寸；对于在塑化区内采用前后两段捏合段的螺杆组合，增大后段剪切作用和物料停留时间比在前段增加更为有效，可同时显著降低共混物分散相表层和内层粒子尺寸，改善其分布特性。     

啮合同向双螺杆挤出机中组合螺杆性能的数值研究（Ⅱ）混合特性分析

采用有限元软件POLYFLOW,对组合式啮合同向双螺杆挤出机ZSK60中不同构型的组合螺杆进行了混合分析。通过计算螺杆转过不同角度时的拟稳态流场,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中聚合物熔体的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上通过对大量粒子运动轨迹的统计处理,分别采用停留时间分布、分布混合指数、分离尺度等累积混合指数表征了组合螺杆的轴向混合性能、分布混合性能以及分散混合性能。此外还研究了不同工艺条件下组合螺杆的混合特性。并将部分数值模拟结果与前人实验研究进行了对比。     

生物降解淀粉塑料加工中双螺杆挤出机螺杆组合

在介绍了啮合同向双螺杆挤出机特点的基础上,对其在生物降解淀粉塑料加工工艺中的关键问题——螺杆组合进行了探讨,结合双螺杆挤出机每个功能段的作用提出了螺杆最佳组合原则。     

垂直螺旋输送机中颗粒速度的分布

采用离散元方法对垂直螺旋输送机中颗粒的流动进行模拟计算,得到颗粒圆周速度、轴向速度、自转角速度在螺旋空间中的分布. 结果表明,颗粒圆周速度最大在叶片工作面径向位置33 mm处,右下区域内圆周速度变化明显,颗粒受周向剪切力较大. 随径向距离增加,底层颗粒与叶片的圆周速度差变大,至近料槽壁处达峰值,导致叶片远端和边缘处磨损较大. 较大颗粒轴向速度区域在颗粒床中层,最大值在近料槽壁处叶片工作面上方22 mm处. 在左下角出现颗粒流滞流区,颗粒轴向速度小于0.1605 m/s,有些甚至小于0.09625 m/s. 螺旋叶片工作面附近颗粒自转角速度较大,最大值在叶片边缘,且高自转角速度的颗粒都集中在颗粒群下层.     

同向双螺杆挤出机螺杆轴向力的数值模拟和实验研究

应用 POLYFLOW 软件模拟计算了组合螺杆元件在流场中受到的轴向力。模拟结果表明,轴向力随螺杆相位角的变化而波动;螺杆构型对轴向力的影响较大;操作条件会对轴向力产生影响。自行设计了拉杆应变测量系统对螺杆轴向力进行了间接测试,结果表明螺杆轴向力由机头静压力和附加轴向力组成,使用实验螺杆组合时,附加轴向力约为机头静压力的0.4～1.6倍。     

电磁动态挤出机螺杆轴向振动研究

简要介绍了电磁动态单螺杆挤出机的结构性能，分析了螺杆在振动力场作用下的轴向受力状况。通过将实际螺杆简化成广义螺杆的方法建立了螺杆轴向振动力学模型和振动方程，求解得到了螺杆轴向振动的规律。通过对比螺杆轴向振动的试验和理论幅频（幅值和频率）关系曲线，验证了理论分析的合理性，为电磁动态挤出机的动态挤出和优化设计提供了理论依据。     

双螺杆转速差决定的螺杆间隙之探讨

根据相对运动原理计算了同向旋转双螺杆因螺杆转速差决定的两螺杆之间的径向和轴向间隙,可为工程上设计这些间隙时提供参考。     

振动力场作用下的单螺杆挤出机固体输送理论

在单螺杆挤出机中,通过螺杆的轴向振动将振动力场引入聚合物固体输送过程,提出振动力场强化固体输送过程的新概念.以螺槽中运动的物料为对象建立了振动力场强化固体输送过程的数学模型,并获得了物料沿螺槽方向输送的压力（密度）、速度的近似解析解.传统固体输送过程就是当螺杆轴向振动的振幅为零时的特例,此时的压力降与Darnell and Mol 理论一致,但不同的是物料速度及密度沿螺槽方向是变化的,从而修正了Darnell and Mol 固体输送理论.螺杆的轴向振动提高了固体输送平均压力,缩短了固体输送的长度,增加了固体输送角.透明料筒全程可视化实验挤出机证明了螺杆轴向振动确实缩短了物料固体压实输送所需的螺槽长度.     

注射成型中的熔体温度均匀性研究

注射成型中的熔体温度均匀性直接影响注射制品的最终质量，熔体温度均匀性的大小与螺杆设计，加工工艺条件关系密切，对不同工艺条件和螺杆几何参数时的轴向温差进行了测量，并讨论了轴向温差的形成机理及其与加工工艺条件和螺杆参数之间的关系。